GNSS模擬器

GNSS衛星信號模擬器介紹

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發表時間:2022-04-29 17:23作者:同步天下來源:原創


GNSS衛星信號模擬器是衛星導航接收設備性能測試和算法驗證的必要設備。本文主要介紹一下信號模擬器的工作原理、應用和產品推薦。

1、工作原理

隨著時代的發展,各個國家均在大力建設和發展自己的衛星導航系統,衛星導航技術已經從之前單一的GPS時代發展為多系統兼容的GNSS多體制導航的時代。未來GNSS多模接收機也會成為市場的主流。為了深入研究導航系統的結構,驗證GNSS接收設備的靈敏度、定位精度、和兼容性等性能指標,對衛星信號模擬的需求也應用而生。


GNSS衛星信號模擬器

衛星導航信號模擬源產生與GNSS導航衛星一樣的信號,這樣GNSS接收機會以實際處理衛星信號的方式來處理這些模擬信號。

與使用實際的GNSS信號在真實環境下進行的測試相比,衛星導航信號模擬源可以提供出色的替代方案與真實測試不同的是,使用模擬源測試可以完全控制模擬衛星信號和模擬環境條件。

任何GNSS測試的核心都是他提供可控的可重復的信號。無論是用于開發、集成或生產的目的,

在許多測試中,信號控制包括測試用例靈活性,以及在特定、極端甚至錯誤狀態條件下開展測試所需的條件,這些都只能通過模擬才可能實現。

利用模擬源,用戶可以產生多種場景,實現多種類型測試。

模擬器可以精準的模擬移動載體和衛星的運動狀態,實時模擬生成高精度衛星信號,在室內就能測試接收設備在各種復雜環境下的性能指標,大大壓縮測試成本。


GNSS衛星信號模擬器

2、模擬器的應用

目前無論是GPS、GLONSS還是北斗導航系統,最為基礎的民用領域是用戶定位導航。而用戶的核心還是導航接收機,接收機接收衛星發射的信號,測量載體到衛星的距離、速度等。通過定位解算出載體的位置和速度。由于接收機接收到的信號包含有接收機運動引起的多普勒頻率。同時因為衛星信號通過空間傳播,肯定會受到各種誤差源的影響,導致接收機接收到的信號已經不同于發射時刻的狀態。這種差別與接收機所處的時間、位置、動態特性有關。如果在發射完所有衛星之后對方案進行調整及對北斗接收機的研究生產則會有巨大的成本。如果在組網完成之前可以在實驗室模擬出完成后的信號機測試各種復雜條件下的接收機定位情況,就可以避免這種風險。

衛星信號模擬器不僅可以為衛星信號接收設備的研究和驗證提供高精度的、穩定的信號源,還可以滿足組合導航的測量需求。對慣性器件觀測數據進行仿真,同步輸出慣導觀測數據。


GNSS衛星信號模擬器

對于運動速度和加速度均很大的載體,由于多普勒效應,載體的高速運動會使接收設備接收的衛星信號發生變化,其載波和偽碼都會偏離原本的頻率,導致接收設備無法正常跟蹤衛星信號。

通過設定載體的運動軌跡、實現對導彈、飛機、火箭等高動態載體的模擬,通過計算多普勒準確的調整載波和偽碼的頻率,模擬生成高動態載體接收設備所接收的衛星信號供測試使用。從而驗證接收設備的精度和靈敏度。

另外衛星信號模擬器還可以作為信號干擾源,為干擾設備的研制提供支持。

其主要作用是:

再現和重復衛星的歷史信號,作為衛信信號的跟蹤和監測

產生高動態衛星信號,檢驗接收機的捕獲性能

支持不同動態情況對導航信號的接收和信息處理的影響分析

作為定位精度比較標準,檢驗接收機的動態定位精度

3、產品推薦

SYN5205型是一款高性價比多通道GNSS衛星導航信號模擬器,具有模擬北斗/GPS/GLONASS衛星導航定位系統的導航信號功能,支持北斗B1/B2/B3/GPS L1/GLONASS等五個頻點的射頻仿真信號輸出,支持實時星歷和外部星歷參數輸入,支持不同時間長度的各種軌跡輸出,能滿足各類衛星導航授時接收終端的測試需求,可替代國外高昂GNSS信號模擬器。

具有衛星選通功能,用戶可以根據需要選擇五種導航系統中的衛星進行任意組合搭配;能夠模擬產生高動態和靜態情況下接收機收到的衛星導航信號;用戶可以選擇使用特定的通道用于產生導航信號,還可以單獨設置每個信號通道所產生信號的強度;具有信號衰減控制功能,用戶可以單獨設置最終輸出的五種衛星導航模擬信號的衰減量;具有射頻電纜接口和轉發天線接口,用戶可以選擇使用無線模式或有線模式接收衛星模擬信號。

SYN5203型信號模擬器是單GPS的。主要有靜態(定點)軌跡制作、動態軌跡制作、軌跡信號發送和實時軌跡錄制4大功能。其中實時軌跡錄制是需要帶著設備在現場進行軌跡錄制。常用的軌跡信號發送中的循環發送功能。

出廠時會內置幾條測試軌跡,有靜態的也有運行動態的軌跡,單次軌跡時長有幾分鐘的有20分鐘的還有約一個小時的供用戶測試使用。如果您采購GPS模擬器只是為了解決gps信號問題,讓模擬器發射GPS信號,直接使用內置的任意一條軌跡就可以完成。

模擬器可以輸出接收機所有的語句,使用中接收機是分辨不出來模擬衛星信號和真實信號的。如果接收設備有星歷保存,接收模擬器信號時就必須有先后順序,需要讓模擬器先運行起來,然后再開機所有的接收設備。

循環發送軌跡的循環就相當于重新定位。在實際循環發送中當每兩次運行時中間會有1到2s的空檔期,例如當前運行的軌跡時長是60s,到61s切換時就是重新定位。正常是感覺不到的,根據項目需求如介意可直接重新錄制時長更長的軌跡。


GNSS衛星信號模擬器

客戶端設備某些是有星歷保存的,接收GPS模擬器信號時必須有先后順序,建議讓SYN5203型gps信號模擬器先運行起來,然后再開機所有的接收設備。



如考慮模擬器的信號過大會干擾到周圍設備的正常工作,那么就需要縮小信號輻射范圍,只需要將其直連就可以。還可以增加信號衰減器連接在模擬器輸出接口上。這樣就很好的解決了信號過強干擾到周邊其它工作的設備。

當有大于一臺的設備需要直連接收模擬器信號時,建議搭配信號分配器使用。衛星信號模擬器廣播信號的接口為SMA的,分配器的輸入接口是BNC的,可配一根SMA轉BNC的線纜連接。

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